Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi il y a si peu de pannes aux États-Unis? Cela revient effectivement à ceci: les centrales produisent toujours plus d'énergie que ce que les gens demandent.
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Dès que l'électricité est produite, les électrons traversent les lignes électriques vers les maisons, les entreprises, les écoles et les hôpitaux, où qu'ils soient demandés. La quantité d’électricité produite par les opérateurs de réseau est supérieure à celle que les opérateurs du réseau attendent de vous. Ainsi, lorsque vous actionnez un commutateur, une lumière s’allume.
Que vous allumiez les lumières ou non, les centrales continuent de faire tourner leurs turbines, prêtes à envoyer de l'électricité au réseau à tout moment.
Ce problème de surcapacité de production d’électricité est encore pire la nuit lorsque la demande est très faible et que l’écart entre la quantité d’énergie nécessaire et disponible est encore plus grand. Cela décourage l'utilisation de certaines énergies renouvelables, notamment l'énergie éolienne, qui fonctionne principalement la nuit lorsque les vents sont les plus forts (et lorsque les gens utilisent moins d'électricité). En bref, beaucoup d’électricité, et surtout d’électricité propre, est produite au mauvais moment.
C’est là que le stockage de l’énergie entre en jeu. Stocker l’énergie au moment de sa fabrication et la libérer au besoin contribue à la fiabilité du réseau et ouvre la voie à l’introduction de sources renouvelables intermittentes telles que l’énergie éolienne et solaire.
Les entreprises du secteur de l’énergie et de la technologie s’attachent depuis des années au déséquilibre offre / demande, et les piles sont devenues le principal concurrent du stockage de l’électricité. Tesla Inc., par exemple, a investi plus de 600 millions de dollars dans sa Gigafactory au Nevada pour fabriquer des quantités massives de batteries au lithium ionique.
Mais une compagnie d'électricité de l'Alabama a trouvé un endroit différent pour stocker de grandes quantités d'énergie excédentaire - dans des cavernes de sel. À un kilomètre sous terre, une caverne de sel pouvant accueillir la Statue de la Liberté constitue la ressource la plus utile de la Power South Energy Cooperative: l'air.
Pendant 25 ans, la coopérative a maîtrisé l’art et la science de la compression de l’air, de son stockage dans une caverne de sel sous la terre et de son utilisation pour produire de l’électricité. La centrale électrique McIntosh, située à McIntosh, en Alabama, est la seule installation de stockage d'énergie à air comprimé (CAES) à l'échelle de services publics aux États-Unis, et l'une des rares au monde.
La nuit, pendant que vous dormez et que vos appareils reposent, l’usine utilise l’excès d’électricité du réseau pour comprimer l’air et le pomper dans une caverne de sel hermétique.
«Le sel est un magnifique mécanisme de stockage», a déclaré Lee Davis, directeur de l'usine McIntosh.
En effet, les cavernes fournissent de grands espaces imperméables. L'air comprimé reste comprimé et l'oxygène de l'air ne réagit pas avec le sel.
Là, l'air est stocké à des pressions comprises entre 650 et 1058 PSI, soit environ un dixième de la pression d'un puits de pétrole à haute pression.
Lorsque les gens demandent de l'énergie pendant la journée, l'air est rejeté dans une unité de gaz naturel sur site, où il est chauffé au gaz naturel, brûle et produit un flux de gaz encore plus chaud qui fait tourner une turbine et produit de l'électricité.
De là-haut, l’usine McIntosh ressemble à une centrale électrique au gaz naturel standard, mais un mécanisme unique de stockage d’énergie se trouve juste à un demi-mille de la surface. (Gracieuseté de Power South Energy Cooperative) L'air comprimé est un ingrédient clé dans la production d'électricité dans toutes les usines à gaz; c'est l'élément essentiel qui fait brûler le gaz, produisant le flux de gaz qui fait tourner la turbine. Dans les usines de gaz naturel classiques, la fabrication de l'air comprimé est la partie la plus énergivore de son exploitation: plus de la moitié de l'énergie générée par la turbine est simplement réinjectée dans le système pour comprimer l'air.
Toutefois, l’usine McIntosh CAES est capable de comprimer l’air indépendamment du processus de production d’énergie, lorsque cela est le plus économique, car elle dispose d’un lieu de stockage - la mine de sel. L'usine dispose de suffisamment d'air stocké pour permettre à une turbine de 110 mégawatts de produire de l'énergie pendant 26 heures, alimentant ainsi 110 000 foyers.
En comprimant l'air la nuit lorsque l'électricité est bon marché et abondante, au lieu d'utiliser le rendement de la turbine pour la compression, la centrale utilise moins de gaz naturel pour produire la même quantité d'électricité. Cela permet également d'utiliser des sources d'électricité propres pour la compression.
À l'heure actuelle, l'usine McIntosh ne fonctionne pas directement avec des centrales renouvelables, mais elle pourrait le faire, et c'est l'idée clé. L'électricité utilisée pour comprimer l'air pourrait être produite par des éoliennes, comme cela est prévu pour le Bethel Energy Center dans l'ouest du Texas. Apex CAES LLC a collecté 100 millions de dollars pour le centre, qui, s’il était mis en place, serait une installation de traitement du sel au sol couplée à l’énergie éolienne. Le Centre envisage d'utiliser l'électricité produite la nuit par les éoliennes voisines pour comprimer l'air et alimenter une turbine à gaz en air pendant la journée.
Considérant que les usines de gaz naturel sont en augmentation dans tout le pays, le stockage d'énergie par air comprimé offre un moyen d'intégrer les énergies renouvelables et de brûler finalement moins de gaz.
Cependant, l'air comprimé n'est pas une panacée. Bien que la construction et l’exploitation des usines de gaz naturel soient relativement peu coûteuses, le prix peu élevé du gaz naturel signifie également qu’il est moins incité à explorer d’autres solutions que les usines ou à mettre en place des options permettant d’économiser le gaz.
Compte tenu du coût déprimé du gaz naturel et du risque lié au déploiement d’une technologie relativement nouvelle, qui compte peu de projets, il est difficile de chiffrer les chiffres pour la CAES. Le projet Bethel Energy Center est en développement depuis 2011 et n'a pas encore mobilisé les 400 millions de dollars supplémentaires nécessaires.
"Quelque chose de nouveau et de différent n'est pas facile à concrétiser", déclare Stephen Naeve, Directeur des Opérations chez Apex CAES.
D'autres projets de test ont échoué en raison des coûts de développement élevés, allant du coût de l'élimination de la saumure créée pendant le processus d'extraction au risque d'explorer des sites qui pourraient s'avérer géologiquement inappropriés. En ce qui concerne la concurrence en matière de stockage, les batteries sont à bien des égards plus flexibles car elles peuvent être situées plus près de la demande en énergie, bien que, selon Apex, les batteries soient (du moins pour le moment) beaucoup plus chères à long terme.
Mais Power South Energy Cooperative apprécierait toujours de discuter avec d'autres alliés de la SCAE. En effet, les installations de McIntosh ont attiré des visiteurs de Californie, de l’Utah, de New York et de l’Idaho.
Si le sel est un moyen d'améliorer l'efficacité des centrales à gaz et d'utiliser les énergies renouvelables, passez le sel, s'il vous plaît.
Note de l'éditeur: Une version antérieure de cet article affirmait à tort que plus de puissance est envoyée au réseau que de demande, c'est pourquoi elle est gaspillée. En fait, l'énergie excédentaire est gaspillée avant d'être envoyée au réseau via un certain nombre de processus. Smithsonian.com regrette l'erreur.
